Залежно від методу нанесення і умов формування по-критий застосовують лакофарбові матеріали з різною в'язкістю. За консистенцією вони можуть бути рідкими, в'язкими і пастоподібних.
В'язкість лаків і фарб, як і в'язкість будь-яких рідин, визна-виділяється внутрішнім тертям, що виникають між їх шарами при переміщенні під дією зовнішніх сил.
Різновиди течії. Для неструктурованих рідин, наприклад води, органічних розчинників, в'язкість може бути обчислена по рівнянню Ньютона:
Для них властива прямо пропорційна залежність ме-жду напругою зсуву ст (відношення сили тертя Р до площі зсуву 5) і швидкістю зсуву, або швидкістю течії у. Коеффіці-ент пропорційності г | служить мірою динамічної в'язкості; він виражається в Па • с (1 Па • с = 10 П). Ставлення коефіцієнта ді-наміческіх в'язкості до щільності матеріалу представляє собою ки-нематического в'язкість, що виражається в м2 / с (1 м2 / с = 104 Ст).
Неструктурірующіеся (ньютонівські) рідини характеризують-ся постійністю в'язкості в широкому інтервалі напруг і ско-зростання зсуву (рис. 1.3, крива 1).
Лакофарбові матеріали по поведінку реології су-громадської відрізняються від ньютонівських рідин. В залежності
А - граничні випадки перебігу; Б - протягом реальних рідких фарб і розплавів полімерів; 1 - ньютонівської протягом; 2 - ділатантні протягом; 3 - псевдопла - стіческій протягом; 4 - пластичне протягом; А - сільноструктурірованная сис-тема; Б слабоструктурированное система
Від фізичної природи (розчин, слабо - або сільнонаполненная дис-персия) і ступеня прояву взаємодіючих сил вони характери-ся різними видами течії (рис. 1.3, криві 2-4, А і Б). Найбільш типові для них Пластичне і псевдопластичних течії. пов'язаний-ні з різним ступенем структуроутворення в масі матеріалу.
Пластичне протягом виявляється у багатьох видів фарб, пред-складових собою високонаповнені системи (масляних, друкар-ських, офсетних, художніх, воднодісперсіонних і ін.). Воно пов'язане з явищем тиксотропії. Прояв структурної в'язкості нерідко розглядається як позитивне властивість: фарби приоб-РЕТА так звану пастозність, що дуже важливо в художній-ном і друкарства, в них не осідають пігменти, фарби можна нано-сить товстими шарами, не побоюючись патьоків. Досягається це відпо-ють підбором плівкоутворювачів, пігментів і реологічних добавок. Наприклад, введення в алкіди поліамідів (олігомерів), бен-
Тонів (продуктів взаємодії бентоніту з органічними основа-нями), органобентоніта, алкоголятов алюмінію, дегидратированного касторової олії, а також використання високодисперсних пігментів і наповнювачів (тальку, каоліну, аеросилу, діоксиду титану, недо-торих органічних пігментів) і поверхнево-активних речовин (стеарати А1 і Zn, воски) викликає утворення в них своєрідних коагуляційних структур з досить високою міцністю.
Останнім часом розроблено серію нових реологічних доба-вок на основі водорозчинних ефірів целюлози, акрилатних со-полімерів, олігоефіруретанов (фірми Rheox, Servo і ін.), Позво-ляющих отримувати органо - і водорозчинні фарби з різною сте-пенью тиксотропії. Кількість добавок зазвичай не перевищує 1%.
При сталій структурі тиксотропні фарби нетекучим, проте легко наносяться на поверхню, якщо ця структура разруше-на. Такі матеріали є типові бінгамовскіе тіла. Їх протягом приблизно може бути описано рівнянням в'яз-копластіческого течії Шведова - Бінгама:
Де а, - максимальне напруження зсуву, або межа плинності; г | ' - пластичний-ська в'язкість.
Для ряду фарб різниця значень найбільшою постійної в'язкості г | макс незруйнованої структури і найменшою постійної (або ефективної) в'язкості г | хв гранично зруйнованої структури при у = 104-Ю5 з-1 нерідко досягає 102-107 Па • с. Так, у багатьох ти-пографскіх, офсетних фарб г | макс = 1 • 103-7 • 103 Па • с, а ЦМШ1 = = 10-15 Па • с. Тому недоучітивать значення структурної в'язко-сти було б великою помилкою.
Лаки і емалі, виготовлені на основі полімерів (нітратцел- люлозние, перхлорвінілові, поліакрилатні і ін.), При отсутст-вії в їх складі тіксотропірующіх добавок мають малу ступінь тиксотропії, однак для них також властиво прояв струк-тури і значне відхилення від ньютонівських рідин в рео-логічному поведінці. При швидкостях зсуву до 105 с-1 вони ведуть се-бе як псевдопластичних рідини (рис. 1.3, крива 3) і при исте-ченіі підкоряються рівнянню:
Де П - показник, що характеризує ступінь відхилення від лінійної зави-ності; для багатьох емалей П = 1,0-1,2.
При подальшому збільшенні у в'язкість псевдопластичних жид-кісток стає постійною. Саме вона і приймається за показу-тель плинності матеріалу як Г | еф.
Менш характерний для лакофарбових складів зворотний випадок реологического поведінки - підвищення в'язкості зі збільшенням ско-рости зсуву, властивий ділатантні системам (рис. 1.3, крива 2). Він відзначається, зокрема, у високонаповнених складів (густо-терті олійні фарби і шпаклівки) особливо при введенні в них водних розріджувачів.
При отриманні покриттів з розплавів полімерів і олігомерів також виникає необхідність в оцінці їх реологічних властивостей. Типова крива течії розплавів полімерів в логарифмічних ко-ординатах має Б-подібну форму (криві А і 6 на рис. 1.3, Б). При низьких і високих значеннях напруг і швидкостей зсуву спостерігаючи-ється прямолінійна залежність, що відповідає найбільшою г | макс і найменшою г | хв ньютоновским вязкостям. Відхилення від прямол-лінійної залежності на середній ділянці кривої викликані структурними змінами в полімерах: ця гілка називається структурної гілкою.
Регулювання і визначення реологічних властивостей. У прак-тичних умовах при отриманні покриттів нерідко виникає за-інтересованность в регулюванні в'язкості лакофарбових ма-лов. Це досягається застосуванням відповідних розчинників, розріджувачів, пластифікаторів або нагріванням. Температурна за-лежність в'язкості підпорядковується рівнянню:
Де - енергія активації в'язкої течії.
В'язкість збільшується при наповненні, при цьому її зміна може бути описано рівнянням Гута - Гольда:
Л = г | про (1 + ЗФ + 23Ф2), де г | о_ в'язкість ненаповнені системи; Ф - об'ємна частка наповнювача.
Найбільш зручним способом регулювання реологічних властивостей є, однак, введення тіксотропірующіх добавок на стадії виготовлення фарб або перед їх застосуванням. Він позволя-ет поєднувати одночасно ряд позитивних явищ: розрідження матеріалу при нанесенні (без розведення) за рахунок застосування висо-ких швидкостей зсуву і підвищення в'язкості (структурування) по-сле нанесення, а також в період його зберігання і транспортування з - за низьких швидкостей зсуву (рис. 1.4); це усуває освіту по-Теково і їх розшарування (осідання пігментів).
Більшість загальновживаних фарб, яким властивий-на структурованість, має г | ' = 0,05-0,4 Па • с і ок = 0-15 Па. Пластична в'язкість деяких поліграфічних і промисло-них тиксотропних фарб досягає 15-50 Па • с, а граничне на-напруга зсуву - декількох десятків і навіть сотень Па.
Ріс.1.4.Крівая течії тиксотропного матеріалу:
I- область малих швидкостей зсуву; II- область великих швидкостей зсуву
Сильно структурує фарби непридатні для нанесення методами занурення і обливання, так як надлишок фарби не стікає з по-поверхні. Вони задовільно наносяться способами, при кото-яких забезпечуються великі напруги або швидкості зсуву, на-приклад розпиленням, пензлем і особливо валковим способом. Прак-тика показує, що при кистьовому фарбуванні (швидкість руху кисті 0,5-0,9 м / с) у сягає 5000-30000 з-1. Час відновлення зруйнованої структури має бути підібрано таким чином, що-б фарба встигла розтектися по поверхні, але не утворила напливів на вертикальних поверхнях. Небезпека напливів особливо возрас-тане при нанесенні повільно висихають лакофарбових ма-лов товстими шарами. Це випливає з формули, яка визначає ско-кість стікання V лаків і фарб з вертикальних поверхонь:
Де р - щільність фарби; % - прискорення вільного падіння; І - товщина шару фарби; г | - в'язкість фарби.
Лаки і фарби з погано підібраному в'язкістю важко наносяться, часто виникають дефекти поверхні покриттів. Необхідно той чи інший спосіб строго контролювати в'язкість лакофарбових матеріалів перед нанесенням.
Найбільш зручними приладами для визначення реологічних властивостей рідких фарб є ротаційні віскозиметри, кото-які можуть працювати по CR-принципом (Controlled Rate) - задається ско-кість зсуву і вимірюється дотичне напруження - або по CS - принципом (Controlled Stress) - задається дотичне напруження і вимірюється швидкість зсуву. До їх числа відносяться віскозиметри Хаака, Феррані, Брукфільда, Стомера, реометри Хаака ротової - ско, Хаака Реостресс, Реотест, еластовіскозіметр Михайлова, вис-козіметр з коаксіальними циліндрами (прилад Шведова), прилади СНС-2 і ПСП-3 і ін.
Для оцінки в'язкості неструктурірующіхся матеріалів з Через Вестн допущенням можуть бути використані віскозиметри, ос-Нова на принципах закінчення і падаючої кульки, наприклад вискозиметр Гепплера і ін. Для оцінки окремих партій лаків і фарб служать експрес-методи визначення так званої умовах а-ної в'язкості з застосуванням віскозиметрів (воронок ВЗ-246 і ін.). Визначення проводять по ГОСТ 8420-74 або по стандарту ІСО 2 431.
В'язкість розплавів порошкових фарб визначають капіляр-ними вискозиметрами АКВ-2, КВПД і ротаційним РВ-7 або ус-ловний по довжині утворюється сліду при стікання краплі розплаву з поверхні скляної пластинки, встановленої під кутом 60 ° до горизонту. Для порівняльної характеристики однотипних полі-мірних фарб, наприклад поліетиленових, користуються приладом для визначення показника плинності розплаву (ПТР). ПТР Вира-жають масою розплаву (в грамах), що видавлюється з сопла приладу під дією вантажу за 10 хв.